HashMap 实现了Map接口,允许null key或者null value,与HashTable相似,但是HashTable 不允许空值并且是线程安全的。
HashMap get与put都可以在常数时间内执行,即为O(1)。
影响HashMap的性能有两个因素:Capacity 和 load factor, Capacity是hashtable的桶的数量,load factor 是在扩容之前桶可以装满的程度。当数量超过factor*Capacity 的时候,hashmap扩容为接近桶数量的二倍。
HashMap非线程安全,可以包装在自定义的线程安全的类中,或者使用Collections.synchronizedMap方法
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));
HashMap 可实例化时指明 loadFactor,如果未指明设为默认值,如果指明了initialCapacity会计算出阈值threshold。
HashMap()
HashMap(int initialCapacity)
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)
HashMap(Map m)
tableSizeFor() 方法可以返回大于cap的最小的2的幂值。方法为把所有位的值置为1,然后把结果加1。
eg. cap = 10100
n = 10100 | 1010
n = 11110 | 111
n = 11111 | 11
…
n+1 = 100000
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
高低位共同参与运算,使hashmap分布更加均匀,降低hash冲撞。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
resize 初始化table或者扩容,树化,链表化
resize 重新定义或者初始化参数,如果需要扩容,容量,阈值都扩大一倍(最大值范围内),将旧表的值转移到新表。遍历所有位置,如果该位置为不为空且只有一个值,将该值放置新表 hash&(新容量-1) 位。如果该位置已经树化,调用TreeNode.split方法,如果该位置已经链表化,使用 hash&旧容量 区分高低位,低位放置原处,高位放置于 旧容量+原下标处。
final Node[] resize() {
// oldTab 当前的桶
Node[] oldTab = table;
//当前桶的个数,阈值,创建int新容量和新阈值
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
//如果当前容量大于0
if (oldCap > 0) {
// 当前容量超过最大容量,阈值设为最大,不再扩容
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
// 新容量*2后小于最大值,并且原容量大于等于初始值,新阈值等于原阈值*2
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
// 表为空,且有阈值,初始化时指定了容量和阈值,或容量,新容量=旧阈值
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
// 表为空,未指定容量/阈值。初始化阈值和容量
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
// 如果新阈值是0,表为空,初始化指定了容量和阈值或容量
if (newThr == 0) {
// 根据新表容量和加载因子,进行阈值修复
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
// 根据新容量和阈值,构建新的哈希桶
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab;
// 如果桶非空,更新数据至新桶
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
// 旧桶置为空,GC
oldTab[j] = null;
// 如果链表只有一个元素,更新至新桶,位置为 hash & (新容量-1)
if (e.next == null)
// 桶容量为2的幂数,相当于取模
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
// 如果碰撞,并已树化
((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
// 如果碰撞,是链表形式
else { // preserve order
Node loHead = null, loTail = null;
Node hiHead = null, hiTail = null;
Node next;
// 扩容后链表的数据,可能位于原下标或者扩容之后的下标
do {
next = e.next;
// 利用位运算,取得哈希值去模之后的值
// 如果为0,则为低位,下标不变
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
// 下标改变,为高位
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
// 将低位链表放置原位置
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
// 将高位链表放置 原位置+旧容量
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
put方法调用hash() 方法,高低位共同参与计算。
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;
// 如果现表为空,初始化
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
// 如果现表 (n-1)&hash 为空,实例化新结点
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node e; K k;
// 如果发生了碰撞,并且key相同,记录该点
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
// 如果发生了碰撞,并且树化,树添加节点
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
// 如果发生了碰撞,链表化
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 链表节点达到树化阈值,树化
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果找到了key相同的节点,记录该点
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 如果找到需要覆盖的节点,如果onlyIfAbsent为false或者原值为空,覆盖
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
// 空方法,LinkedHashMap重写
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
final Node getNode(int hash, Object key) {
Node[] tab; Node first, e; int n; K k;
// 如果table非空,并且在 hash&(n-1) 处有值
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
// 如果首届点的key值等于传入的key值,返回首节点
if (first.hash == hash && // always check first node
((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return first;
// 如果首节点有下一节点,证明已经链表化或树化
if ((e = first.next) != null) {
// 如果树化,调用树的搜索方法
if (first instanceof TreeNode)
return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
// 如果链表化,遍历链表
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
return null;
}
public V remove(Object key) {
Node e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
// matchValue 如果为 true, 当value值同时,移除节点
// movable 如果为 false, 不移除其他节点
final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node[] tab; Node p; int n, index;
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
// node用于记录 是否有key值相同的值
Node node = null, e; K k; V v;
// 如果 (n-1)&hash 位有值,赋值为p;key值同,则证明找到了key值相同的该位置节点。赋值为node。
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
// 如果 key值不等,且p有子节点,证明已经链化或者树化
else if ((e = p.next) != null) {
// 如果 p已经树化,使用红黑树的遍历方式
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
// 如果已经链化,循环遍历链表,如果找到 key 值相同的,赋值给node
else {
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 如果找到了 node,并且如果 matchValue 值为 true时,value值相等。
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
// 如果已经树化,调用红黑树 removeTreeNode 方法
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
// 如果已经链化,且第一位为node,将指针指到 node.next
// 或者没有链化,将该位赋值为 null (node.next)
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
// 否则将p的下一位赋值为node下一位
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 定义一个callback
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}